探索LM2502：MPL顯示接口串行器和解串器的技術(shù)奧秘

在當(dāng)今的電子設(shè)備設(shè)計(jì)中，顯示接口的高效性和低功耗是至關(guān)重要的。TI的LM2502作為一種雙鏈路顯示接口SERDES（串行器/解串器），為現(xiàn)有的CPU/視頻總線與低功耗電流模式串行MPL（移動(dòng)像素鏈路）接口提供了出色的適配方案。本文將深入探討LM2502的特性、系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)、電氣特性以及應(yīng)用場(chǎng)景等方面，為電子工程師在設(shè)計(jì)中提供有價(jià)值的參考。

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一、LM2502特性概覽

（一）高性能數(shù)據(jù)傳輸

LM2502具備超過(guò)300 Mbps的雙鏈路原始吞吐量MPL物理層（MPL - 0），能夠?qū)崿F(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸。它將原有的22個(gè)信號(hào)減少到僅3個(gè)活躍信號(hào)，大大簡(jiǎn)化了柔性互連設(shè)計(jì)，降低了尺寸和成本。

（二）靈活的工作模式

• 引腳可選主/從模式：通過(guò)引腳選擇可以靈活配置主/從模式，頻率參考傳輸更加方便。
• 多種接口模式：支持16位CPU、i80或m68風(fēng)格接口，以及帶膠合邏輯的RGB565模式，滿足不同應(yīng)用需求。

（三）寬工作范圍與低功耗

• 工作溫度范圍：可在 - 30°C至85°C的環(huán)境下穩(wěn)定工作。
• 低功耗模式：鏈路掉電模式可將$I_{DDZ}$降低到小于10μA，有效節(jié)省功耗。

（四）其他特性

• 雙顯示支持：通過(guò)兩個(gè)片選信號(hào)（CS1 & CS2）支持主顯示和副顯示。
• 無(wú)過(guò)孔MPL互連：減少了過(guò)孔和交叉的需求，優(yōu)化了設(shè)計(jì)。

二、系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

（一）電源控制

Power_Down（PD）輸入可控制MPL接口的電源狀態(tài)。當(dāng)PD有效時(shí)，MD1/0和MC信號(hào)斷電，從而節(jié)省電流。

（二）小接口優(yōu)勢(shì)

具有低功耗和低電磁干擾（EMI）的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。

三、電氣特性

（一）絕對(duì)最大額定值

了解器件的絕對(duì)最大額定值對(duì)于確保其安全使用至關(guān)重要。LM2502的電源電壓、輸入/輸出電壓、結(jié)溫、存儲(chǔ)溫度等都有明確的限制范圍，例如電源電壓范圍為 - 0.3V至 + 4.0V，結(jié)溫最高為 + 150°C。

（二）推薦工作條件

在推薦工作條件下，LM2502能夠發(fā)揮最佳性能。其電源電壓、時(shí)鐘頻率和環(huán)境溫度等都有相應(yīng)的推薦范圍，如電源電壓VDDA至VssA和VDDcore至Vsscore為2.9V - 3.3V，時(shí)鐘頻率為3.0 - 26 MHz。

（三）電氣參數(shù)

包括MPL和LVCMOS的各種電氣參數(shù)，如邏輯電流、輸入電壓、輸入電流等。例如，MPL的邏輯低電流（$I{OLL}$）為3.67$I{B}$ - 6.33$I{B}$（$I{B}$ = 150μA），LVCMOS的輸入電壓高電平（$V_{IH}$）在不同VDDIO下有不同的取值范圍。

四、功能描述

（一）總線概述

LM2502支持16位CPU風(fēng)格接口，MPL物理層專(zhuān)為低功耗和低EMI數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)計(jì)，無(wú)需外部線路組件，最大原始吞吐量可達(dá)307 Mbps（考慮協(xié)議開(kāi)銷(xiāo)后最大數(shù)據(jù)吞吐量為245 Mbps）。

（二）串行總線時(shí)序

數(shù)據(jù)有效性與時(shí)鐘的前后關(guān)系有明確規(guī)定，數(shù)據(jù)有效前時(shí)鐘（$t{DVBC}$）為2.0 ns，數(shù)據(jù)有效后時(shí)鐘（$t{DVAC}$）為0.5 ns，數(shù)據(jù)線之間的偏斜應(yīng)小于500 ps。

（三）串行總線階段

MPL串行總線有四個(gè)階段：OFF（O）、IDLE（1）、Active（A）和LINK - UP（LU），每個(gè)階段由MC和MD線的狀態(tài)決定。

（四）串行總線啟動(dòng)時(shí)序

在總線OFF階段，主從設(shè)備均處于低功耗狀態(tài)。當(dāng)PD*輸入引腳無(wú)效（驅(qū)動(dòng)為高）時(shí)，主設(shè)備啟用PLL并等待其鎖定（$t_{0}$ = 4096 CLK周期），然后執(zhí)行MPL啟動(dòng)序列，從設(shè)備也會(huì)隨之啟動(dòng)。

五、CPU接口兼容性

支持i80和m68兩種模式，主從設(shè)備可以配置為不同的模式?？刂菩畔⑼ㄟ^(guò)MD線傳輸，WRITE事務(wù)和READ事務(wù)有各自的傳輸規(guī)則。

（一）WRITE事務(wù)

由兩個(gè)MC邊緣的控制信息和8個(gè)MC邊緣的寫(xiě)數(shù)據(jù)組成，共需5個(gè)MC周期完成。

（二）READ事務(wù)

分為四個(gè)部分，包括發(fā)送READ_Command、TA’階段、傳輸讀數(shù)據(jù)和TA”階段。

六、應(yīng)用場(chǎng)景

（一）顯示應(yīng)用

適用于主機(jī)（處理器）與顯示器之間的接口，支持16或8位CPU風(fēng)格接口，可配置為i80或m68模式。主側(cè)連接的輸入時(shí)鐘頻率和PLL_CON設(shè)置由系統(tǒng)參數(shù)決定，顯示側(cè)并行總線可連接一個(gè)或兩個(gè)顯示器。

（二）RGB565應(yīng)用

可配置為RGB565應(yīng)用，支持16位顏色位、像素時(shí)鐘和兩個(gè)控制位。對(duì)于QVGA顯示等應(yīng)用，LM2502有足夠的帶寬。

七、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

（一）電源管理

$V{DDcore}$和$V{DDA}$（MPL和PLL）需連接到2.9V - 3.3V的相同電位，$V{DDIO}$可在1.7 - 3.3V之間供電。上電時(shí)，所有電源軌應(yīng)同時(shí)上電，或$V{DDcore}$和$V_{DDA}$先上電。

（二）旁路電容

旁路電容應(yīng)靠近設(shè)備的電源引腳放置，使用高頻陶瓷電容（推薦表面貼裝），在主設(shè)備（SER）$V_{DDA}$引腳附近推薦使用2.2 - 4.7μF鉭電容進(jìn)行PLL旁路。

（三）未使用引腳處理

未使用的輸入引腳必須連接到適當(dāng)?shù)妮斎腚娖?，未使用的輸出引腳應(yīng)保持開(kāi)路，以降低功耗。

（四）PLL配置

主設(shè)備配置時(shí)啟用PLL生成串行鏈路時(shí)鐘，輸入時(shí)鐘頻率在3 - 26 MHz之間，PLL_CON[2:0]設(shè)置決定工作模式。從設(shè)備配置時(shí)PLL塊禁用，PLL_CON引腳用于設(shè)置CLK引腳的分頻器。

（五）復(fù)位與主從選擇

PD引腳用于復(fù)位邏輯，主從設(shè)備的PD引腳應(yīng)在電源穩(wěn)定后驅(qū)動(dòng)為高。M/S*引腳用于配置主從設(shè)備，邏輯高時(shí)為主設(shè)備，邏輯低時(shí)為從設(shè)備。

八、總結(jié)

LM2502作為一款功能強(qiáng)大的MPL顯示接口串行器和解串器，在顯示接口設(shè)計(jì)中具有諸多優(yōu)勢(shì)。其高性能的數(shù)據(jù)傳輸能力、靈活的工作模式、低功耗特性以及廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，為電子工程師提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，需要充分考慮其電氣特性、工作條件和設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)，以確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和最佳性能。希望本文能為各位工程師在使用LM2502進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)提供有益的參考。

各位工程師在使用LM2502的過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)一些特別的問(wèn)題或者有獨(dú)特的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流！